Unity - Shader - Projector 高空云层底下透明阴影 - semitransparent shadow

环境

unity : 2020.3.37f1
pipeline : BRP

1 - Semitransparent Shadow - Alpha Test + SoftShadow

这种方式我最早是在 cat like coding 博主的文章看到的，这种方式我自己亲自测试过
缺点：会有阴影抖动严重的现象

（其中的 dithering tex 可以参考我之前写的：Unity - 手动创建 dithering tex 3d）

如下GIF

就算我故意将 精度拉低（将距离边缘，那么 shadow map 的应用精度就会低一些）

50 shadow distance

然后抖动的闪烁一样要不得

2 - Projector - Fake Semitransparent Shadow

这种方式

• 缺点：投影穿透，可以参考我之前写的：Unity - Projector - 实时[假]阴影
• 优点：可以精准控制像素颜色，alpha，还可以只绘制和 projector box 有碰撞的 mesh（shadow map 的方式会绘制整个灯管角度的 PV 部分的所有 mesh）

自己PS整一个云的剪影图，放到 projector 材质贴图即可

还可以修改颜色

穿透的缺点如下GIF
(就算我使用 表面法线 和 Projector 投影反向 来 dot 判断过滤，一样治标不治本，比如，两个 Cube，一上一下，projector 投影后，就算 clip(dot(N, -ProjectDir))后，两个 Cube 的顶部都同样出现投影，所以需要看你的项目实际情况是否适合)

我看到有小伙伴说到贴花，并且说，不会有背面效果，我的文章我有写解决方案的，只不过这种方案还是治标不本的，就算是 URP Decal Projector 也同样如此

那么我尝试回到这位小伙伴的三个为题：

• 可以用贴花
• URP Decal Projector 不会有背面
• projector 性能不好吧

1. 可以用贴花

首先我们要理解贴花的原理
就是在某个 project 投影视角下，给在内的网格重新绘制一个与 project 投影器有交集的部分
至于重新绘制有多重方法：
1. 整个网格重绘，将 projector下的屏幕坐标作为UV去采样贴花贴图就完事了，于 projector volume没有交集的部分 mask 掉
2. 甚至可以 rebuild 一个 和 project 投影器有交集的子网格，但是有点费CPU
3. 可以使用 depth buffer, normal buffer 来还原 world position 和 world normal，来控制需要重绘的像素 和 剔除背面
4. 更多的方式可以参看 puppet_mater 大佬的： Unity Shader-Decal贴花（SelfDecal，Alpha Blend，Mesh Decal，Projector，Deferred Decal）

第1种比较简单，易于实现，但是比较费
第2种费CPU，一般不使用，但是对 FS 最友好
第3种，有点 defferd 思想，但是再 forward 也可以拿到这两个 buffer，在比较轻松（低成本，低费）可以拿到这两个 buffer 的话，这种方式的效率是最高的，比如：URP 管线；这种方式也有一个问题：透明对象的没法处理（因为没写深度和normal）

而我使用的是 BRP 管线的 unity 使用的是 第1种

另外说一下，我之前在 2021 使用 URP 管线的时候，Decal 组件直接就叫：URP Decal Projector

2. URP Decal Project 不会有背面
   

如上图，我的文章我有提到优化方案的，可能我没有将示例放上来，不便于阅读到，抱歉
那么下面我将示例搬上来瞧瞧

注意我之前说的：治标不治本
为了直观理解，我给上示例

3. projector 性能不好吧

这个看具体我们是再什么管线使用什么方式来实现
我现在这里使用的是 BRP 的 projector 算是最简单的一种，也算是比较费的一种，费在哪，费在 DC, SetPassCall，和看不到的 顶点仍然执行了 VS 和 MASK 掉，却在同屏的 FS（没有被 ztest 和 stencil 剔除的Frag）

如果在 URP 下 Decal 性能会好一些

3 - shadow map + projector（解決projector投影穿透的问题，后续我再实现）

今天：2022/11/26 - 16:00 左右，突然想到，可以使用 shadow map + projector 方式来做处理比较完美的 半透明 阴影
原理就是：

• projector 视角生成 shadow map
• projector 的投影 shader 可以自己采样 shadow map 做是否在阴影的判断，不在阴影的，才处理 projector 叠加绘制
• （后续我再实现，现在木有空，-_-~）

总结如果视角比较偏某个角度，利用灯光角度于 projector 同步，选用 projector
alpha test + software 的闪烁我是怎么也接受不了

（期待后续了解有其他的方式来制作，已经在 2022/11/26 - 16:00 左右 想到第3中方式，后续再实现）

Project

• U3D_2020.3.37f1_BRP_TestingSemitransparentShadow_AlphaTest
• U3D_2020.3.37f1_ShadowProjector_实现高空云层投影
• U3D_2020.3.37f1_ShadowProjector_with_CullingBackface_实现高空云层投影

References

• Unity中的半透明阴影
• Rendering 12 Semitransparent Shadows